冻融循环作用下水泥沥青复合胶浆力学性能研究

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1、硕士学位论文冻融循环作用下水泥沥青复合胶浆力学性能研究UNDERTHEACTIONOFFREEZE-THAWCYCLECEMENTASPHALTCOMPOUNDMUCILAGEMECHANICALPROPERTIESRESEARCH王山山哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：U414学校代码：1021国际图书分类号：625.7密级：公开工程硕士学位论文冻融循环作用下水泥沥青复合胶浆力学性能研究硕士研究生：王山山导师：李云良副教授申请学位：工程硕士学科：交通运输工程所在单位：交通科学与工程学院答辩日期：2015年7

2、月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:U414U.D.C:625.7DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringUNDERTHEACTIONOFFREEZE-THAWCYCLECEMENTASPHALTCOMPOUNDMUCILAGEMECHANICALPROPERTIESRESEARCHCandidate：ShanshanWangSupervisor：AssociateProf.YunliangLiAcademicDegreeAppliedfor：Ma

3、sterofEngineeringSpeciality：TransportationengineeringAffiliation：SchoolofTransportationScienceandEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要水泥沥青复合胶浆(简称CA复合胶浆)是由水泥、乳化沥青及多种外加剂经过胶结硬化形成的一种有机-无机复合胶结材料。目

4、前CA复合胶浆主要应用在高速铁路板式无砟轨道结构及半柔性路基路面材料之中。冻融循环作用会影响到CA复合胶浆的宏观力学性能，进而影响到水泥沥青复合砂浆及半柔性路面材料的服役性能。随着我国高寒地区哈大高铁的开通，CA复合胶浆的冻融耐久性问题已成为目前研究的重点。鉴于以上的工程背景，本文的主要研究内容如下。首先，建立了CA复合胶浆的粘弹性本构模型及方程，确定了冻融作用下CA复合胶浆力学性能的试验方法。推导了CA复合胶浆的复模量及蠕变柔量的表达式，确定了CA复合胶浆的材料配比。研究确定了CA复合胶浆静态力性能、动态力学性能及冻

5、融循环的试验方法，分析了快速冻融条件下CA复合胶浆相对动弹模量及质量损失规律。其次，建立冻融作用下CA复合胶浆的静态本构方程，分析了冻融循环、温度及配比等因素对其力学性能的影响规律。基于不同冻融次数与温度下CA复合胶浆的蠕变试验，结合广义Kevin模型及分数导数模型建立了本构方程，分析了材料瞬时弹性模量、粘弹比例系数等材料性能参数随冻融次数的变化规律，分析了温度及材料配比等因素对CA复合胶浆力学性能的耦合影响。再次，基于动态频率扫描试验，建立了冻融作用下CA复合胶浆的动态本构方程，分析了动态力学性能的影响因素，采用分数

6、导数模型及3链Kevin模型描述实际频率范围内材料动态力学行为，分析瞬时弹性模量、粘弹比例系数的变化趋势；采用13链Kevin模型描述扩展频率范围内材料动态力学行为，分析瞬时弹性模量、相位角等参数的变化规律。研究了温度及材料配比等因素对CA复合胶浆动态力学性能的影响。最后，建立了CA复合胶浆蠕变损伤的本构方程，分析了冻融循环作用下孔隙结构的演化规律。研究了考虑材料损伤条件下材料力学性能参数的变化规律，分析得到了CA复合胶浆力学性能参数随冻融次数变化的预测公式。采用压汞试验分析了CA复合胶浆经过冻融循环作用后孔隙结构变化

7、规律，初步分析了冻融循环作用下CA复合胶浆宏观力学性能的演化机理。关键词：CA复合胶浆；冻融循环；本构方程；损伤；力学性能；孔隙结构-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractCementasphaltcompoundmucilage(ReferredtoasCAcompoundmucilage)consistsofcement,emulsifiedasphaltandvariousadmixtureaftercementationhardeningformedakindoforganic-inorganicc

8、ompositematerials.CurrentCAcompositemucilageismainlyusedplatewithoutafranticjumbleorbitinhigh-speedrailwayandsemiflexibleroadbedmaterial.Freeze-thawcycleeffectwillinf